第4节 镀铬

铬是一种微带天蓝色的银白色金属。电极电位虽位很负,但它有很强的钝化性能,大气中很快钝化,显示出具有贵金属的性质,所以铁零件镀铬层是阴极镀层。铬层在大气中很稳定,能长期保持其光泽,在碱、硝酸、硫化物、碳酸盐以及有机酸等腐蚀介质中非常稳定,但可溶于盐酸等氢卤酸和热的浓硫酸中。

铬层硬度高,耐磨性好,反光能力强,有较好的耐热性。在500℃以下光泽和硬度均无明显变化;温度大于500℃开始氧化变色;大于700℃才开始变软。

由于镀铬层的优良性能,广泛用作防护一装饰镀层体系的外表层和机能镀层。

1 镀铬的特点

  • 镀铬用含氧酸作主盐,铬和氧亲和力强,电析困难,导流效率低;

  • 铬为变价金属,又有含氧酸根,故阴极还原过程很复杂;

  • 镀铬虽然极化值很大,但极化度很小,故镀液的分散能力和覆盖能力还差,往往要采用辅助阳极和保护阴极;

  • 镀铬需用大电流密度,而电流效率很低,大量析出氢气,导致镀液奥姆电压降大,故镀铬的电压要比较高;

  • 镀铬不能用铬阳极,通常采用纯铅﹑铅锡合金﹑铅锑合金等不溶性阳极。

2 镀铬过程的特异现象

  • 随主盐铬酐浓度升高而电流效率下降;

  • 随电流密度升高而电流效率提高;

  • 随镀液温度提高而电流效率降低;

  • 随镀液搅拌加强而电流效率降低,甚至不能镀铬。

3 镀铬层的种类

装饰性镀铬是镀铬工艺中应用最多的。装饰镀铬的特点是:

  • 要求镀层光亮;

  • 镀液的覆盖能力要好,零件的主要表面上应覆盖上铬;

  • 镀层厚度薄。

防护-装饰镀铬广泛用于汽车、自行车、日用五金制品、家用电器、仪器仪表、机械、船舶舱内的外露零件等。经抛光的铬层有很高的反射系数,可作反光镜。

3.1 硬铬

在一下条年下沉积的铬镀层具有很高硬度和耐磨损性能,硬铬的维氏硬度达到900~1200kg/mm2,铬是常用镀层中硬度最高的镀层,可提高零件的耐磨性,延长使用寿命。

3.2 乳白铬镀层

在较高温度(65~75℃)和较低电流密度下(20±5A/dm2)获得的乳白色的无光泽的铬称为乳白铬。镀层韧性好,硬度较低,孔隙少,裂纹小,色泽柔和,消旋光性能好,常用于量具,分度盘,仪器面板等镀铬。

3.3 松孔镀铬

通常在硬铬之后,用化学或电化学将铬层的粗裂纹进一步扩宽加深,以便吸藏更多的润滑油脂,提高其耐磨性,这就叫松孔铬。松孔镀铬层应用于受重压的滑动摩擦件及耐热﹑抗蚀﹑耐磨的零件,如内燃机汽缸内腔﹑活塞环等。

3.4 黑铬

在不含硫酸根而含有催化剂的镀铬中,可镀取纯黑色的铬层。以氧化铬为主成分,故耐蚀性和消旋光性能优良,应用于航空、光学仪器、太阳能吸收板及日用品之防护、装饰。

4 镀铬的阳极

与一般电镀不同,镀铬用铅和铅合金等不溶性阳极,这就是镀铬过程的特殊性决定的。

(1) 镀铬中若采用铬作阳极,阳极电流效率接近100%,高阴极电流效率仅8~13%,铬的浓度会不断升高;

(2) 镀铬是六价铬直接还原的,而铬阳极溶解的铬成不同价态,而且以三价铬为主,会导致三价铬迅速增加,六价铬不断降,造成故障;

(3) 金属铬很脆,难以成型和机加工。

5 镀铬工艺

表1 国内常规镀铬工艺规范

工艺
工艺条件
控制参数

普通镀铬

低浓度

工艺1

铬酐(CrO3)80~120g/L
硫酸(H2SO4)0.45~0.65g/L
氟硼酸钾(KBF4)0.6~0.9g/L
装饰性铬温度53~57
电流密度30~40A/dm2
硬铬温度53~57℃
电流密度40~60A/dm2

普通镀铬

低浓度

工艺2

铬酐(CrO3)80~120g/L
硫酸(H2SO4)0.8~1.2g/L
氟硅酸(H2SiF6)1.0~1.5g/L
装饰性铬温度53~57
电流密度30~40A/dm2
硬铬温度53~57℃
电流密度40~60A/dm2

普通镀铬

中浓度

工艺1

铬酐(CrO3)150~180g/L
硫酸(H2SO4)1.5~1.8g/L
缎面铬温度58~62℃
电流密度35~45A/dm2
硬铬
温度55~60℃
电流密度35~45A/dm2
乳白铬
温度74~79℃
电流密度25~30A/dm2

普通镀铬

中浓度

工艺1(标准)

铬酐(CrO3)250g/L
硫酸(H2SO4)2.5g/L
装饰性铬温度48~53℃
电流密度15~30A/dm2
缎面铬温度58~62℃
电流密度30~45A/dm2
硬铬温度55~60℃
电流密度50~60A/dm2
乳白铬温度70~72℃
电流密度25~30A/dm2

普通镀铬

高浓度

铬酐(CrO3)320~360g/L
硫酸(H2SO4)3.2~3.6g/L
装饰性铬温度48~56℃
电流密度15~35A/dm2
缎面铬温度58~62℃
电流密度30~45A/dm2
复合型镀铬铬酐(CrO3)250g/L
硫酸(H2SO4)1.25g/L
氟硅酸(H2SiF6)4~6g/L
装饰性铬温度45~55℃
电流密度25~40A/dm2
缎面铬温度55~60℃
电流密度40~60A/dm2
硬铬温度55~60℃
电流密度50~80A/dm2
自动调节镀铬铬酐(CrO3)250~300g/L
氟硼酸钾(KBF4)20g/L
硫酸锶(SrSO4)
6~8g/L
装饰性铬温度50~60℃
电流密度30~45A/dm2
缎面铬温度55~62℃
电流密度40~60A/dm2
硬铬温度55~62℃
电流密度40~80A/dm2
乳白铬温度70~72℃
电流密度25~30A/dm2
快速镀铬铬酐(CrO3)180~250g/L
硫酸(H2SO4)1.8~2.5g/L
硼酸(H3BO3)8~10g/L
氧化镁(MgO)
4~5g/L
装饰性铬温度55~60℃
电流密度30~45A/dm2
缎面铬温度25~60℃
电流密度40~60A/dm2
硬铬温度25~60℃
电流密度40~80A/dm2
乳白铬温度70~72℃
电流密度25~30A/dm2
四铬酸盐镀铬铬酐(CrO3)350~400g/L
硫酸(H2SO4)1.5~2g/L
氢氧化钠(NaOH)52g/L
柠檬酸钠3~5g/L
氟化钠(NaF)2~4g/L

0.2~2g/L
装饰性铬温度20~45℃
电流密度20~40A/dm2
缎面铬温度25~45℃
电流密度30~50A/dm2

表2 国内添加剂的中低浓度镀铬工艺规范表

镀液类型项目名称规格范围用途及特点

CR-843

高速装饰铬

CR-843铬盐240g/L

(1) 采用易控制的可溶性混合催化剂;

(2) 阴极电流效率高、沉积速率快;

(3) 光亮范围宽、覆盖能力佳;

(4) 转缸时,只需调整硫酸比例及加入CR-842催化剂。

CrO3︰H2SO4200︰1
温度28~52℃
电流密度15~50A/dm2
CS1光亮镀铬CrO3225~279g/L

(1) 适用于一般装饰性镀铬;

(2) 电流效率高,沉积速度快;

(3) 电流密度范围广泛,不易产生烧焦,有极佳的覆盖能力;

(4) 能自动调节催化剂浓度,镀液稳定性高。

CS116~19g/L
温度40~45℃
电流密度11~16A/dm2

HEEF25

高效硬铬

开缸剂G550ml/L

(1) 电流效率达26%;

(2) 不含氟化物,不侵蚀低电位基层;

(3) 覆盖能力佳;

(4) 硬度高,热处理后硬度不变。

H2SO42.5g/L
CrO3︰H2SO4100︰1
温度55~60℃
电流密度30~75A/dm2

KC-50

自动调节装饰铬

CrO3348~388g/L

(1) 遮盖性能强及镀率高的光亮铬;

(2) 能满足深凹零件覆盖性能要求其有自动调节能力,故可满足用户操作简便的要求。

H2SO41.5~2.5g/L
CrO3︰H2SO4160︰1
KC-509~13.5g/L

防雾剂HT2(MU)

0.5g/L
温度43~57℃
电流密度3.8~65A/dm2

添加剂供应单位:

CS1:英国开宁公司,东莞美宁化工原料有限公司

KC-50 深圳华美电镀技术有限公司

CR-843、HEEF25:美国安美特化学有限公司,南京南安电镀工程技术有限公司

表3 国外添加剂镀铬工艺规范

工艺工艺条件控制参数工艺特点

CS型稀土添加剂

(江苏常熟环保局)

铬酐(CrO3)120~150g/L低温低电流密度,电流效率高、分散能力、覆盖能力好
硫酸(H2SO4)0.6~1g/L
三价铬(Cr3+)<2g/L
Cr3+H2SO4100︰0.5~0.7
CS-1添加剂2g/L
装饰铬温度20~35℃
电流密度5~10A/dm2
硬铬温度30~40℃
电流密度25~35A/dm2

阳极

S︰S

Pb-Sn(>5%)

1︰2~3

RL-3C稀土添加剂镀装饰铬

(湖南省稀土金属材料研究所)

铬酐(CrO3)160~200g/L无需加热和降温,光亮度分散能力和覆盖能力好,应用广泛
硫酸(H2SO4)0.8~1.0g/L
三价铬(Cr3+)<2g/L
Cr3+H2SO4100︰0.3~0.4
RL-3C添加剂4.5~5.5g/L
HIL(原)添加剂
1.5ml/L
装饰铬温度25~50℃
电流密度6~12A/dm2

阳极

S︰S

Pb-Sn(>5%)

1︰2~3

HIL/HIS1稀土添加剂镀硬铬

(湖南省稀土金属材料研究所)

铬酐(CrO3)120~180g/L在60A/dm2以上使用则硬度达HV1000以上,不结瘤光亮度好
硫酸(H2SO4)1~1.8g/L
三价铬(Cr3+)<4g/L
Cr3+H2SO490~100︰1
HIL(原)添加剂
1.2~1.8ml/L
HIS1添加剂1.5~2g/L
LS-Ⅲ添加剂1.5~2g/L

阳极

S︰S

Pb-Sn

1︰3

硬铬温度50~60℃
电流密度60~90A/dm2

LS-Ⅲ稀土添加剂自调镀铬

(安徽合肥市科华精细化工研究所)

铬酐(CrO3)140~180g/L除具有三低一高特点外,稀土浓度可自动调节,应用广泛
硫酸(H2SO4)0.6~1.1g/L
三价铬(Cr3+)<6g/L
Cr3+H2SO4100︰0.3~0.7
LS-Ⅲ添加剂4~6g/L
装饰铬温度16~50℃
电流密度30~40A/dm2
硬铬温度6~30℃
电流密度25~35A/dm2

阳极

S︰S

Pb-Sn,Pb-Sb

1︰3

WR-1/WR-2低浓度镀铬

(武汉风帆电镀技术有限公司)

铬酐(CrO3)100~180g/L工艺稳定维护方便,装饰铬、硬铬分散能力均可提高30%~60%。
硫酸(H2SO4)0.3~1.2g/L
WR-1添加剂1~3g/L
WR-2添加剂
0.5~2g/L
温度25~70℃
电流密度
5~60A/dm2
阳极含Sn:5%~15%


最后更新时间:2025-02-08 12:48:39